[0001] 本发明涉及一种扁平金属产品及其制成的构件。

[0002] 用于汽车行业的钢材等板材材料通常涂有含锌涂层，例如，具有特别低的来自熔体的铝含量的锌覆层(Z)、具有来自熔体的铝和镁含量的锌基覆层(ZM)、热浸镀后热处理的锌覆层或锌基覆层(ZF)以及电镀的锌覆层(ZE)。锌作为所谓的牺牲阳极起保护钢材免受腐蚀的作用。在生产过程中施加到扁平金属产品上的涂层必须承受成型为构件过程中的负载。磨损可能导致划痕、凹坑和凹痕，甚至导致构件失效。锌或含锌涂层的磨损特性主要受板材表面粗糙度的影响。一般来说，在成型过程中使用成型助剂，例如成型油，其目的是防止工具表面和板材表面之间的直接金属接触。表面相互贴靠滑动，其中一个接触配合件表面的凸起通过另一个接触配合件的表面相互摩擦，从而导致条纹状凹陷。点状负载在表面上连续覆盖的距离越长，可能出现的条纹就越严重。

[0003] 板材表面的粗糙度可以尤其通过涂层系统选择和合适的纹理施加来改变。

[0004] 纹理通常通过平整轧制施加到扁平金属产品的表面。在平整轧制中，使用平整轧机中的两个平整轧辊，扁平金属产品在其中引导，使得上平整轧辊作用于扁平金属产品的上侧，下平整轧辊作用于扁平金属产品的下侧，并且这些辊根据平整轧辊的结构，对扁平金属产品上下两侧的表面施加相应的纹理。平整轧辊表面上的凸起结构在扁平金属产品表面形成凹陷，换句话说，平整轧辊表面上的凸起在扁平金属产品表面形成凹陷，特别是根据结构的配置和取决于平整轧制度。

[0005] 平整轧辊可以通过随机结构化方法生产，通常通过所谓的EDT方法；例如，参见EP 2 006 037 B1。

[0006] 可以通过微光刻技术以目标方式在辊表面提供结构。例如，美国专利US 5 532 051公开了圆形和方形结构，其通过光刻在辊上以方形网格重复顺序产生，并且在轧制操作中可以转移到扁平产品的表面以改善成型性能。

[0007] 公开DE 689 10 866T2还说明了矩形或六边形排列的杯形凹陷对于成型目的是有利的，但在漆面外观方面不是最佳的。

[0008] 例如，参见EP 2 892 663 B1，通过激光束轰击，可以在平整轧辊表面以确定性排列实现受控的结构建立，其在平整轧制时转移到扁平产品上，并且这种平整轧制的扁平产品可以有助于改善成型和漆面外观。

[0009] 通过伪随机表面可以避免莫尔(Moire)效应，参见US 2019/0337032A1，其中具有50‑150μm直径的圆形凸起的不规则排列，重叠小于10％，并且每平方毫米的数量分散小于
20％。

[0010] 扁平金属产品也可以通过激光轰击直接纹理化，如WO 2017/125497A1所述。

[0011] WO 2021/053088 A1公开了这样的表面，其中凹陷的位置通过随机发生器变化。提出了数学模型，其可以通过激光结构化的平整轧辊或直接激光纹理化板材表面来生成。

[0012] WO 2021/013938 A1公开了可以通过直接激光纹理化创建的纹理，其被设计为减少甚至避免在要涂层并成型的钢板上产生磨损，以及由此减少甚至避免粘附在与钢板接触的工具表面。为此，前提是凹陷之间的材料面在扁平金属板表面具有非常低的半径。

[0013] 由于磨损和粘附的表面失效现象，不仅发生在特别是锌镀钢材的情况下，而且也发生在铝镀钢材的情况下，特别是在所谓的间接热成型的情况下，以及在(未涂层)铝材的情况下，因为取决于合金，铝的机械性能与锌相比只有微小的差异，特别是在强度方面。

[0014] 因此，基于现有技术，期望提供一种平整轧制的扁平金属产品，其表面纹理在成型时基本上仅产生低磨损或几乎没有磨损，并且粘附性更低。

[0115] 图1比较了涂覆有熔融锌(Z)涂层的表面在第三次和第五次拉动后与未拉动表面的情况。可以明显看出，在“双I”纹理的情况下，原始纹理在第三次拉动后已经不再明显。而在“EDT”纹理的情况下，仍然存在一些相对较粗的凹陷，这些凹陷可以作为润滑槽并容纳磨损颗粒。经过进一步的应力作用后，表面会形成更深的沟槽或划痕。

[0116] 相反，涂覆有由具有铝和镁添加的熔体制成的锌基覆层(ZM)表面在MFT测试中表现出非常高的耐磨性。在所有纹理类型中，即使是在“EDT”和“双I”纹理的情况下，这些结构在第五次拉动后也没有完全消失，且没有形成划痕。

[0117] 本发明的实施方式显示了明显更高的耐磨性，因此对于那些本身具有显著磨损倾向的表面(涂层)具有显著的优点。此性能已在作为扁平金属产品的铝涂层钢板和铝板上得到验证，并且其中根据本发明的表面纹理也比“EDT”和“双I”纹理表现得更好。

[0118] 通过与光滑工具表面接触，基本粗糙的表面会延迟平整，从而提供了更大的润滑剂储备，这有助于降低摩擦并减少在成型过程中与板材接触的工具表面上发生的冷焊。

[0119] 研究发现，具有更大深度的纹理及其凹陷的横截面较大，在与工具接触时能够保持更长时间。因此，可以得出结论，乘积

[0120] Aresist＝rv·dm‑v

[0121] 应尽可能大，以使表面能够抵抗完全平整，从而有利于避免粘附或磨损。

[0122] 纹理图案不必一定呈现三角形或六边形设计，或相应的等效轮廓如内六圆或三叶草形(Dreipass)，而是只要遵循本发明表面纹理的几何要求，也可以呈现多顶点的多边形形态。

[0123] 图2展示了在MFT的第五次拉动中，摩擦系数μ5与特征变量Aresist，即峰至谷高度差dm‑v和到谷边缘平均距离rv的乘积(参见表1和表2中的特征值)，对于Z和ZM的变化情况。对于坐标系中的每个点，已经为Z确定了多边形线，而为ZM拟合了直线。

[0124] 图3和图4以两个示例性纹理图案为例展示了用于确定特征值rm或rv和rm,max或rv,max的几何关系，即“三角形”纹理A见图3和“六边形”纹理A见图4。如图3和图4所示，特征值rm,max是最大峰的内半径，也就是说是峰的最大内半径，对应于两个凹陷(A)之间的最大距离。特征值rv,max是最大谷底的内半径，实际上是谷底的最大内半径。特征值rm或rv分别表示到峰边缘和谷边缘的平均距离，特别是在所研究的测量区域中。纹理分别基于重复的图案，因此是确定性的图案，其按网格R排列。基础网格R由六边形形状组成(见图3和图4)，其边长S在50μm到500μm范围内。M是每个凹陷A的质心/中心。接片布置在凹陷A之间，或接片将各个凹陷A彼此分开。接片的宽度在纵向上可变，范围为＞0μm到rm,max。箭头表示平整轧辊的方向。

[0125] 在图5中，作为示例，通过共聚焦显微镜对经平整轧制的扁平金属产品表面进行了测量，其中该设计基本上对应于六边形凹陷A，但由于激光在对平整轧辊进行结构化处理时的作用，这种设计无法以直线形式呈现，而是由重叠的激光脉冲构成，从而形成了一种类似于内六圆或Torx纹理的图案，参见图1的下方图示。在此示例中，测得的纹理深度为3.89μm，算术平均粗糙度Ra为0.95μm，峰数RPc为67 1/cm，算术平均波纹度Wsa为0.08μm。材料比例Mr为40％。由此得出的峰至谷高度差dm‑v为1.98μm。峰的最大内半径rm,max为21.9μm，谷的最大内半径rv,max为51.2μm。到峰边缘的平均距离rm为7.5μm，到谷边缘的平均距离rv为15.7μm，均约为最大内半径的三分之一。三角形纹理更接近于三叶草纹理；参见图1中的“三角形”。